[发明专利]板式脉动热管换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种板式脉动热管换热器，即在换热器的换热片上布设脉动热管，把脉动热管和换热片做成一体，在强迫对流传热以及脉动热管的相变传热与脉动流动的强化传热共同作用下，有效提高该换热器的换热效率，形成新型高效板式脉动热管换热器。主要用于船舶、汽车、航天、航空、电子、电机、核工业、热工、建筑、医疗、温度调节、余热回收以及太阳能与地热利用等涉及热量交换的场合。该换热器具有换热效率高、压力损失小、换热片温度均匀以及不易结垢的特点。

背景技术

在交通运输、航空航天以及工业生产过程中，需要在设备系统和周围环境之间或者在同一系统的不同部分之间控制或者强化热量的传递。换热器不只是保证设备正常运行、工艺流程得以实现的关键设备，而且也是开发利用工业二次能源、实现热回收以节约能源消费的重要装备。当前，换热器的类型很多，由于间壁式换热器可非常容易的将冷热流体分开，因而在上述领域以及工业过程中得到广泛应用。目前，间壁式换热器主要分为壳管式换热器、板式换热器和热管换热器。

壳管式换热器：壳管式换热器为一组管束或盘管装在壳体内构成的换热器。传递热量的两种介质，一种在管内，另一种在管外壳体内，通过管壁进行热量传递，一般为卧式。长期以来，管壳式换热器面临着各种新型换热器的挑战，且某些场合已被一些新型换热器所取代，但是由于它的高度可靠性和广泛的适应性，至今仍然在很多领域应用。壳管式换热器的存在的主要缺点为：1)难以大型化，实现大型化，在一定程度上反映出设计、制造水平。但是大型化将给设计、制造、使用带来一些问题。例如振动就是使用中比较突出的一个问题。2)腐蚀和结垢问题，由于表面处理技术的束缚，壳管式换热器比较容易发生腐蚀和结构问题，而且一旦发生腐蚀和结垢后，其检修、维护麻烦，大大降低了其传热效率。3)传热效率和压力损失的矛盾问题，要提高壳管式换热器的效率，往往伴随着流体压力的损失。如果单方面通过提高流体的压力来提高换热的效率，又面临着密封和材料的强度问题。

板式换热器：板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器是液一液、液一汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一。但板式换热器同样存在换热效率和压力损失之间的矛盾问题，而且板式换热器较易结垢的问题使得其需要经常清洗、维护，否则其传热效率将大大降低，另外，板片进出口端温差较大，单一板片上温度不均，进而对其使用性能产生影响。

热管换热器：热管是一种具有高导热性能的传热组件，它通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。由热管组成的热管换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻力损小、有利于控制露点腐蚀等优点。作为废热回收和工艺过程中热能利用的节能设备，取得了显著的经济效益。热管换热器的主要特点包括：1)热管换热器可以通过换热器的中隔板使冷热流体完全分开，在运行过程中单根热管因为磨损、腐蚀、超温等原因发生破坏时基本不影响换热器运行。热管换热器用于易然、易爆、腐蚀性强的流体换热场合具有很高的可靠性。2)热管换热器的冷、热流体完全分开流动，可以比较容易的实现冷、热流体的逆流换热。冷热流体均在管外流动，由于管外流动的换热系数远高于管内流动的换热系数，用于品位较低的热能回收场合非常经济。3)对于含尘量较高的流体，热管换热器可以通过结构的变化、扩展受热面等形式解决换热器的磨损和堵灰问题。4)热管换热器用于带有腐蚀性的烟气余热回收时，可以通过调整蒸发段、冷凝段的传热面积来调整热管管壁温度，使热管尽可能避开最大的腐蚀区域。

随着能源危机的日益严重，节能减排呼声日渐高涨。如何更好的综合各种换热器的优点，设计出传热效率更高，适用范围更大、造价更低、维护检修更加方便的新型换热器已经成为当前传热领域的一个重要课题。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种具有高效传热能力的新型换热器。